本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種揮發(fā)性有機(jī)氣體的循環(huán)流化床焚燒爐，以氧化鋁空心小球作為床料。本發(fā)明專利技術(shù)還提供了利用所述循環(huán)流化床揮發(fā)性有機(jī)氣體焚燒爐焚燒揮發(fā)性有機(jī)氣體的工藝，所述揮發(fā)性有機(jī)氣體從氣體入口進(jìn)入爐膛，在床料及流化風(fēng)機(jī)的作用下與輔助燃料共同燃燒。本發(fā)明專利技術(shù)揮發(fā)性有機(jī)氣體的循環(huán)流化床焚燒爐采用氧化鋁空心小球作為床料，降低了循環(huán)流化床的臨界流化風(fēng)速，使流化風(fēng)量降低，具有節(jié)能的效果。而且揮發(fā)性有機(jī)氣體在850～950℃的高溫條件下焚燒，能達(dá)到99.99％以上的燃燒效率，實(shí)現(xiàn)清潔焚燒處理的目標(biāo)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種循環(huán)流化床焚燒爐，尤其涉及一種清潔焚燒揮發(fā)性有機(jī)廢氣的循環(huán)流化床焚燒爐及其焚燒工藝。
技術(shù)介紹
有機(jī)廢氣是石油化工、輕工、塑料、印刷、涂料等行業(yè)排放的常見(jiàn)污染物，有機(jī)廢氣中常含有烴類化合物、含氧有機(jī)化合物、含氮、硫、齒素及含磷有機(jī)化合物等，如苯、甲苯、苯乙烯、多環(huán)芳烴等揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)等。揮發(fā)性有機(jī)廢氣是主要大氣污染物之一，對(duì)人體有害，引起的共同癥狀是疲乏無(wú)力、頭暈頭痛、惡心嘔吐、心慌氣喘、血象變化等，醛、胺等物質(zhì)還有惡臭。揮發(fā)性有機(jī)廢氣還 能引起光化學(xué)煙霧，造成二次污染。在美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)署(EPA)所列的有毒氣體排放物清單(TRI)中的25種氣體中，18種是有機(jī)物。有機(jī)廢氣中大多含有低濃度的苯、甲苯、苯乙烯、多環(huán)芳烴等揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)惡臭物質(zhì)。這些帶有異味(臭或香)的氣態(tài)污染物會(huì)嚴(yán)重干擾居民的日常生活，惡化人們的生存環(huán)境，而且還會(huì)對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境造成危害。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，特別是化學(xué)工業(yè)和制造業(yè)的發(fā)展，工業(yè)VOCs的排放量不斷增加，目前已經(jīng)成為我國(guó)重點(diǎn)城市(群)和局部區(qū)域大氣復(fù)合污染的主要原因之一。在廢氣治理方面，繼除塵、脫硫、脫硝和機(jī)動(dòng)車污染治理以后，工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的污染控制問(wèn)題已經(jīng)成為目前我國(guó)控制大氣污染的最為重要的方向。目前對(duì)于VOCs的處理方法很多，主要可分為熱處理法、物理法、生物降解法等。其中以熱處理法應(yīng)用最為普遍，它對(duì)VOCs種類以及濃度的適應(yīng)范圍很廣。這類方法主要分為燃燒法和催化燃燒法。普通燃燒法系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但能耗很大，蓄熱式氧化焚燒改善了能耗大的缺點(diǎn)，但仍存在NOX排放較高的問(wèn)題；催化燃燒法近年來(lái)發(fā)展很快，但催化劑價(jià)格較高，要求廢氣中不能含有導(dǎo)致催化劑中毒的成分，作為一種低溫燃燒技術(shù)，其二惡英的生成抑制依然是制約催化技術(shù)推廣應(yīng)用的一項(xiàng)瓶頸。循環(huán)流化床技術(shù)是一種清潔燃燒技術(shù)，其運(yùn)行溫度一般在850 950°C，由于物料濃度高，氣固混合強(qiáng)烈，燃燒效率高，污染物排放低，是一種清潔焚燒技術(shù)，采用循環(huán)流化床燃燒基礎(chǔ)處理?yè)]發(fā)性有機(jī)氣體，其優(yōu)點(diǎn)是不需預(yù)處理，對(duì)氣體成分的適應(yīng)能力強(qiáng)，處理效率高。因此，開(kāi)發(fā)針對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的循環(huán)流化床焚燒爐具有廣闊的應(yīng)用前景。揮發(fā)性有機(jī)氣體的濃度往往比較低，其濃度范圍低的為10 lOOOppm，濃度高的也不超過(guò)2 3%。因此，在采用高溫燃燒法來(lái)處理?yè)]發(fā)性有機(jī)氣體時(shí)，揮發(fā)性有機(jī)氣體對(duì)助燃風(fēng)量的要求比較低。循環(huán)流化床的運(yùn)行風(fēng)速的選取與物料的密度的O. 528次方成正比，傳統(tǒng)的循環(huán)流化床選用石英砂、煤渣作為床料，這些床料的堆積密度較大，一般為1100 1300kg/m3，因此，導(dǎo)致其臨界流化風(fēng)速較高，也導(dǎo)致運(yùn)行風(fēng)量比較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出實(shí)際燃盡揮發(fā)性有機(jī)氣體所需的助燃空氣量，相應(yīng)地對(duì)流化風(fēng)機(jī)的功率要求也高，另外，把這些助燃風(fēng)加熱到850°C，也浪費(fèi)了大量的能量，導(dǎo)致處置成本高，限制了其應(yīng)用范圍。因此，減少惰性床料的密度，能有效降低運(yùn)行成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)氣體濃度低，對(duì)焚燒空氣量要求低，而現(xiàn)有的循環(huán)流化床焚燒爐中床料密度高、所需流化風(fēng)速大進(jìn)而導(dǎo)致風(fēng)量大的矛盾，本專利技術(shù)提供一種適合于揮發(fā)性有機(jī)氣體焚燒的流化風(fēng)速低的循環(huán)流化床焚燒爐。一種揮發(fā)性有機(jī)氣體的循環(huán)流化床焚燒爐，包括爐膛；位于所述爐膛底部的風(fēng)室；設(shè)置于所述爐膛中部的氣體入口 ；與所述爐膛頂部連通的分離器，該分離器具有頂部出口和底部出口 ；·與所述頂部出口連通的尾部煙道；用于連接所述底部出口與爐膛的返料管；所述爐膛底部與風(fēng)室之間隔有布風(fēng)板；所述風(fēng)室通過(guò)管路外接有流化風(fēng)機(jī)；所述爐膛的底部鋪設(shè)有床料，所述床料為氧化鋁空心小球。揮發(fā)性有機(jī)氣體和輔助燃煤被分別送入爐膛中燃燒，流化風(fēng)機(jī)吹出來(lái)的流化風(fēng)進(jìn)入風(fēng)室，然后通過(guò)布風(fēng)板進(jìn)入爐膛，把床料流化起來(lái)，細(xì)小的床料顆粒被煙氣揚(yáng)吸、夾帶入分離器中通過(guò)離心力、重力落入返料管中送入爐膛，構(gòu)成了床料循環(huán)。床料的循環(huán)提高了燃燒空間的顆粒濃度，成為一個(gè)較大的蓄熱體，與爐膛內(nèi)的空氣和揮發(fā)性有機(jī)氣體充分接觸、傳質(zhì)，進(jìn)行熱交換，使整個(gè)爐膛空間溫度均勻、穩(wěn)定在850 950°C，使得揮發(fā)性有機(jī)氣體的燃燒更加充分。床料的流化直接影響爐膛內(nèi)燃料的燃燒效率。而流化過(guò)程與床料及流化風(fēng)速密切相關(guān)，床料顆粒的密度越小，對(duì)流化風(fēng)的要求越低。同時(shí)由于循環(huán)流化床焚燒爐中爐膛內(nèi)的工作溫度在850 950°C范圍內(nèi)，因此加入的床料必須具有耐高溫的性能。作為優(yōu)選，所述床料為氧化鋁空心小球；氧化鋁具有較高的熔點(diǎn)，能承受2000°C左右的高溫，且將氧化鋁制成空心小球，極大的降低了氧化鋁的密度，使得對(duì)應(yīng)的臨界流化風(fēng)速極大地降低，降低了對(duì)流化風(fēng)機(jī)的功率要求。作為優(yōu)選，所述氧化鋁空心小球的堆積密度為600 900kg/m3。除了床料顆粒的堆積密度外，床料的其他物理特性參數(shù)如固體顆粒尺寸、球形度以及顆粒粒徑分布等也決定著循環(huán)流化床是否能夠高效、無(wú)故障的運(yùn)行。床料粒徑過(guò)大，正常的一次風(fēng)量無(wú)法將床料吹起，長(zhǎng)期運(yùn)行后大量的大粒徑床料將會(huì)沉積在床料層下部，影響整個(gè)床料層的流化，使?fàn)t膛內(nèi)成為死床，而且可能出現(xiàn)床溫、床壓指示異常，焚燒爐參數(shù)無(wú)法維持，嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成結(jié)焦，如不能及時(shí)扭轉(zhuǎn)，很容易導(dǎo)致最終流化不正常被迫停爐；床料粒徑過(guò)細(xì)，將會(huì)導(dǎo)致分離器分離效率降低，無(wú)法形成物料循環(huán)，降低燃燒空間的床料濃度。因此，作為優(yōu)選，所述氧化鋁空心小球的粒徑為I 5mm。本專利技術(shù)還提供了利用所述循環(huán)流化床揮發(fā)性有機(jī)氣體焚燒爐焚燒揮發(fā)性有機(jī)氣體的工藝，所述揮發(fā)性有機(jī)氣體從氣體入口進(jìn)入爐膛，在床料及流化風(fēng)機(jī)的作用下與輔助燃料共同燃燒。作為優(yōu)選，所述爐膛內(nèi)的溫度范圍為850 950°C。揮發(fā)性有機(jī)氣體被送入爐膛后，由于采用氧化鋁空心小球作為床料，所需的流化風(fēng)速較低，所以揮發(fā)性有機(jī)氣體在爐膛內(nèi)的燃燒時(shí)間可達(dá)到大約3s，經(jīng)過(guò)約3s的清潔燃燒后通過(guò)分離器進(jìn)入尾部煙道排出。循環(huán)流化床可以方便實(shí)現(xiàn)大型化，所述揮發(fā)性有機(jī)氣體的處理量可以適應(yīng)100 10000m3/h的焚燒處理要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下有益效果本專利技術(shù)采用循環(huán)流化床來(lái)焚燒處理?yè)]發(fā)性有機(jī)氣體，可以使揮發(fā)性有機(jī)氣體在循環(huán)流化床內(nèi)850 950°C的燃燒條件下停留時(shí)間大于3秒，保證其焚燒效率。本專利技術(shù)采用氧化鋁空心小球作為床料，氧化鋁空心小球的堆積比重小，因此以氧化鋁空心小球作床料的循環(huán)流化床的臨界流化風(fēng)速小，達(dá)到相同流化效果的循環(huán)流化床，其風(fēng)量約是傳統(tǒng)循環(huán)流化床的2/3，因此能顯著地降低流化風(fēng)量。由于流化風(fēng)速低，其爐膛高度也可以比使用常規(guī)床料的循環(huán)流化床的高度低20%,降低了制造成本。 本專利技術(shù)循環(huán)流化床揮發(fā)性有機(jī)氣體焚燒爐采用氧化鋁空心小球作為床料，在焚燒揮發(fā)性有機(jī)氣體時(shí)，隨著臨界流化風(fēng)速的降低，流化風(fēng)量隨之減少，也意味著流化風(fēng)機(jī)的電耗減少，因此能在清潔焚燒的同時(shí)，能更好地降低運(yùn)行成本。本專利技術(shù)循環(huán)流化床揮發(fā)性有機(jī)氣體焚燒爐采用氧化鋁空心小球作為床料，使流化風(fēng)量降低，相應(yīng)的焚燒爐的排煙熱損失也減少，具有節(jié)能的效果。附圖說(shuō)明圖I為本專利技術(shù)循環(huán)流化床揮發(fā)性有機(jī)氣體焚燒爐的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1，對(duì)本專利技術(shù)循環(huán)流化床揮發(fā)性有機(jī)氣體焚燒爐的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行過(guò)程作進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖I所示，本專利技術(shù)的循環(huán)流化床揮發(fā)性有機(jī)氣體焚燒爐，包括爐膛I、本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種揮發(fā)性有機(jī)氣體的循環(huán)流化床焚燒爐，包括：爐膛；位于所述爐膛底部的風(fēng)室；設(shè)置于所述爐膛中部的氣體入口；與所述爐膛頂部連通的分離器，該分離器具有頂部出口和底部出口；與所述頂部出口連通的尾部煙道；用于連接所述底部出口與爐膛的返料管；所述爐膛底部與風(fēng)室之間隔有布風(fēng)板；所述風(fēng)室通過(guò)管路外接有流化風(fēng)機(jī)；其特征在于，所述爐膛的底部鋪設(shè)有床料，所述床料為氧化鋁空心小球。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬增益，嚴(yán)建華，池涌，李曉東，蔣旭光，金余其，黃群星，陸勝勇，王飛，薄拯，倪明江，岑可法，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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